2º ano


2º ano do Ensino Médio

Lista de exercícios com gabarito (Revisão)

1. Quantas calorias são transmitidas por 1 m2 de um cobertor de 2,5 cm de espessura, durante uma hora, estando a pele a 33 °C e o ambiente a 0 °C? O coeficiente de condutibilidade térmica do cobertor é 0,00008 cal/s.m.°C.
Q = 380,16 cal
2. Um vidro plano, com coeficiente de condutibilidade térmica 0,00183 cal/s.cm.°C, tem uma área de 1.000 cm2 e espessura de 3,66 mm. Sendo o fluxo de calor por condução através do vidro de 2.000 cal/s, calcule a diferença de temperatura entre suas faces.
400ºC
3. Uma das extremidades de uma barra de cobre, com 100 cm de comprimento e 5 cm2 de seção transversal, está situada num banho de vapor d’água sob pressão normal, e a outra extremidade, numa mistura de gelo fundente e água. Despreze as perdas de calor pela superfície lateral da barra. Sendo 0,92 cal/s.cm.°C o coeficiente de condutibilidade térmica do cobre, determine o fluxo de calor através da barra.
4,6 cal/s
4. Uma casa tem 5 janelas, tendo cada uma vidro de área 1,5 m2 e espessura 3 x 10-3 m. A temperatura externa é – 5 °C e a interna é mantida a 20 °C, através da queima de carvão. Qual a massa de carvão consumida no período de 12 h para repor o calor perdido apenas pelas janelas?
Dados: condutividade térmica do vidro = 0,72 cal/h.m°C e calor de combustão do carvão = 6 x 103cal/g
Q = 540000cal    m = 90 g
5. O fluxo de calor através de uma placa de madeira com 50mm de espessura, cujas temperaturas das superfícies interna e externa são de 40oC e 20oC, respectivamente, foi determinado e é igual a 40W/m2 . Qual a condutividade térmica da madeira?
1 J/s.m.ºC
6. A câmara de um freezer é um espaço cúbico com 2m de lado. Considere o fundo como sendo perfeitamente isolado. Qual a espessura mínima de um isolamento a base de espuma de poliestireno (k=0,030W/mK) que deve ser aplicado nas paredes do topo e dos lados para garantir que a carga térmica que entra no freezer seja inferior a 500W, quando a suas superfícies interna e externa se encontram a -10o C e 35oC, respectivamente.
L = 0,054 m ou 54 mm
7. Assinale a alternativa correta:
a) a condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo;
b) no vácuo a única forma de transmissão do calor é por condução;
c) a convecção térmica só ocorre nos fluidos, ou seja, não se verifica no vácuo nem em materiais no estado sólido;
d) a irradiação é um processo de transmissão do calor que só se verifica em meios materiais;
e) a condução térmica só ocorre no vácuo; no entanto, a convecção térmica se verifica inclusive em materiais no estado sólido.
8. Por que os iglus, embora feitos de gelo, possibilitam aos esquimós residir neles?
O gelo é isolante térmico ou seja, valor de baixa condutibilidade térmica (K)
9. Uma residência no Canadá recebe através de aquecimento elétrico um fluxo de calor em torno de 400 joules por segundo (watt).
Obtenha o gasto energético durante 24 horas. 24 x 3600 x 400 = 35.460.000 joules
Obtenha as perdas diárias representadas pelas Flechas (fluxo de calor) no desenho ao lado.
Chão = 15% de 35.460.000 joules
Telhado = 25% de 35.460.000 joules
Frinchas ou brechas = 15% de 35.460.000 joules
Paredes  (valor máximo) = 35% de 35.460.000 joules
Janelas = (valor mínimo) = 10% de 35.460.000 joules
Apresente soluções para a residência diminuir as “perdas” energéticas. 
Janelas com vidros duplos contendo vácuo ou ar seco entre eles;
Paredes com forração em lã, isopor, madeira;
Piso com carpetes, tacos de madeira;
Telhado com papel laminado reflexivo para dentro da residência;
Vedação de entre vãos debaixo das portas, janelas e forros.




Atividade 2 
(para o dia 24/fevereiro)

Dilatometria no cotidiano

Em 11 de junho de 1996, véspera do Dia dos Namorados, as centenas de pessoas que circulavam pelo Osasco Plaza Shopping, na Grande São Paulo, viveu um dia de horror, que comoveu todo o País. O gás que passava na tubulação abaixo do piso da praça de alimentação vazou e, pelo contato com alguma faísca, fez voar parte do prédio. A explosão matou 42 pessoas e feriu 372.
Semanas antes da explosão, clientes e funcionários reclamavam do forte odor de gás de cozinha que havia na praça de alimentação. A administração do shopping chegou a chamar técnicos da distribuidora, na época a Ultragás, para averiguar se havia vazamento na rede. Entretanto, mesmo após duas visitas, nada foi constatado. A administradora resolveu então chamar técnicos da concorrente Liquigás, mas nada encontraram também. 
A principal causa apontada para a explosão foi a falta de ventilação no porão onde se encontrava a tubulação de gás. Porém, durante a perícia, foram constados outros erros, dentre eles o fato de o local da instalação de gás não ter sido o previsto no projeto e o uso de roscas, tubulações e vedações inadequadas. 
A administradora do shopping e a construtora entraram numa batalha judicial, relegando a culpa entre elas. Em 1999 foram condenados por negligência o diretor comercial do shopping, Marcelo Marinho Zanotto e os engenheiros Antônio das Graças Fernandes, Rubens Molinari, Edson Pope e Flávio Camargo. Em 2005, quase 10 anos após o acontecido, o Tribunal de Justiça de São Paulo absolveu os quatro engenheiros. 
A reforma foi estimada em cinco milhões e muitos comerciantes perderam tudo. A administradora do shopping afirmou ter pagado cerca de R$ 25 milhões em indenizações, tendo ressarcido os danos de todos os acidentados, mesmo assumindo a postura de culpar a distribuidora Ultragás pela tragédia. 
Ao sofrer uma variação de temperatura, todas as dimensões de um corpo se alteram, microscopicamente a dilatação térmica explica-se pela modificação dos espaços intermoleculares. Quando a temperatura aumenta, cresce a agitação molecular: a consequência imediata é o aumento da distância média entre as moléculas, o que se traduz, macroscopicamente, por um aumento nas dimensões do corpo. Raciocínio análogo pode ser feito para explicar a diminuição das dimensões do corpo quando sua temperatura diminui.
Para o comprimento de uma barra, trilhos, tubos, fios, qualquer distância entre dois pontos considerada falamos em dilatação térmica linear e para isso devemos deixar juntas próprias para não causar danos materiais e vitimas como ocorreu na tubulação de gás no shopping de Osasco.
Modelos de juntas de dilatação térmica linear para tubulações

Questões (copiar e responder no caderno)

1. Qual foi a causa do acidente no Shopping Osasco em 1996 e como poderia ser evitado?
2. Uma tubulação de 5000 metros pode sofrer variação de temperatura de até 50º C no subsolo. Determine o comprimento final de cada tubulação feita dos metais da tabela abaixo.
3. Explique o funcionamento do radiador nos veículos e a utilização da mangueira sanfonada em destaque na cor azul da foto abaixo.


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Atividade 1

Criogenia humana
A técnica de manter cadáveres congelados anos a fio para ressuscitá-los um dia é chamada de criogenia humana. Hoje, isso já dá certo com embriões: óvulos fecundados podem ficar na "geladeira" com chances boas de sobreviver a um descongelamento - estima-se que perto de 60% deles conseguem vingar, dando origem a um bebê. Por isso, um bocado de gente acredita que isso ainda vai funcionar com seres humanos inteiros. Até agora, cerca de 111 pessoas já foram congeladas depois da morte e esperam por vida nova no futuro.
A ideia é fantástica: você morre e os médicos o colocam num tanque de nitrogênio líquido, guardado próximo a 73 Kelvin, temperatura em que o cadáver não apodrece. Aí, daqui a uns 500 anos, os cientistas descobrem um jeito de combater a doença que causou sua morte e o degelam. Uma beleza, né? Mas o processo não é tão simples. "Os próprios métodos usados para congelar uma pessoa causam danos às células que só poderiam ser reparados por tecnologias que ainda não existem", afirma o físico americano Robert Ettinger, considerado o grande divulgador da criogenia. Por enquanto, o congelamento não funciona com pessoas porque o líquido que compõe as células vira gelo, aumentando de tamanho e fazendo-as trincar. Com os embriões congelados, esse efeito é evitado com a aplicação de substâncias químicas que driblam a formação de cristais de gelo, impedindo que as paredes celulares se danifiquem. "Mas com os seres humanos desenvolvidos o problema é que cada tipo de célula exige uma substância protetora diferente, e muitas delas ainda não foram inventadas", diz o ginecologista Ricardo Baruffi, da Maternidade Sinhá Junqueira, em Ribeirão Preto (SP), um especialista em congelamento de embriões. Quer tentar a sorte mesmo assim? Então é melhor se mudar para os Estados Unidos, porque as duas únicas empresas no mundo com estrutura para receber novos "pacientes" ficam lá. E, se você quiser levar um bichinho de estimação para não se sentir muito sozinho daqui a 500 anos, sem problemas. Dez gatos, sete cachorros e até um papagaio já entraram nessa fria com seus donos.

Assista o vídeo sobre criogenia no link abaixo:

Questões de reflexão

Após ler o texto e assistir o vídeo responda as questões abaixo (copiar e responder no caderno).

1) A criogenia ocorre, segundo o texto, na temperatura próxima de 73 kelvin. Determine esta temperatura na escala celsius e na escala fahrenheit.
2) Por que, segundo o texto, ainda não é possível realizar com sucesso a criogenia nos seres humanos?
3) Por que, segundo o vídeo, as pessoas são congeladas e armazenadas de cabeça para baixo?

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